一种有机薄膜晶体管及其制备方法技术

本发明专利技术提供一种有机薄膜晶体管及其制备方法，属于有机电子和光电子技术领域。有机薄膜晶体管，包括基板、含有源极和漏极的源漏极层、有机半导体层、栅极绝缘层和栅极层。基板的一表面为源漏极层，源漏极层的背离基板的表面为有机半导体层，有机半导体层的背离源漏极层的表面为栅极绝缘层，栅极绝缘层的背离有机半导体层的表面为栅极层。其中，源漏极层由导电墨水制成。有机薄膜晶体管的制备方法，包括如下步骤：在基板的一表面涂布导电墨水，固化导电墨水形成第一电极层，对第一电极层进行曝光、显影和热处理得到源漏极层。此制备方法制备得到的有机薄膜晶体管不需要设置平坦层，且不需要设置光阻层，可以直接进行图案化。

An Organic Thin Film Transistor and Its Preparation Method

【技术实现步骤摘要】
一种有机薄膜晶体管及其制备方法
本专利技术涉及有机电子和光电子
，具体而言，涉及一种有机薄膜晶体管及其制备方法。
技术介绍
现有技术中，有机薄膜晶体管的制备方法通常是在基板上形成有机平坦层，再在有机平坦层上沉积金属或金属合金，形成电极层，可以是栅极层，或者形成源极层与漏极层。专利技术人发现，上述方法至少存在如下问题：平坦层通常需要高能量紫外固化以及高温、长时间热固化，才能得到高度交联的绝缘薄膜。制作工艺复杂，提高了生产成本，降低了器件基板制造效率。在平坦层上沉积金属或金属合金时，通常需要磁控溅射工艺，然而高电压的等离子体轰击在一定程度上会损伤平坦层表面。在电极层制作过程中，通常需要蚀刻工艺刻蚀金属或金属合金形成图案化的电极层，然而酸液蚀刻剂在刻蚀金属或金属合金的同时会一定程度上刻蚀平坦层。在去除光刻胶工艺过程中，为尽可能地去除沟道中残留的光刻胶，实现高质量的电极层制作，通常需要多重工序曝光和显影工艺，然而过多的显影液冲洗也会一定程度上损伤平坦层表面。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种有机薄膜晶体管及其制备方法，不需要设置平坦层，直接用导电墨水使平坦层和电极层合二为一，使有机薄膜晶体管的电学性能更佳。第一方面，本专利技术实施例提供一种有机薄膜晶体管，包括基板、含有源极和漏极的源漏极层、有机半导体层、栅极绝缘层和栅极层。基板的一表面为源漏极层，源漏极层的背离基板的表面为有机半导体层，有机半导体层的背离第一电极层的表面为栅极绝缘层，栅极绝缘层的背离有机半导体层的表面为栅极层。其中，源漏极层由导电墨水制成。由于在基板的一表面为导电墨水制成的源漏极层，导电墨水具有很好的流动性，可以进行流平性和湿润性的调节，使源漏极层具有平坦层和电极层的功能，将两个功能合二为一，得到的有机薄膜晶体管的电学性能更佳。结合第一方面，在另一实施例中，导电墨水为碳系导电墨水。使用碳系导电墨水形成源漏极层，将碳系导电墨水设置在基板上的时候，由于碳系导电墨水中含有碳材料，能够导电，且碳系导电墨水中的碳系材料为片状结构，碳系导电墨水的流平性和湿润性更强，得到的有机薄膜晶体管的电学性能更佳。结合第一方面，在另一实施例中，源漏极层的厚度为0.3－3000nm；可选地，源漏极层的厚度为0.5－2000nm；可选地，源漏极层的厚度为0.8－1000nm。第二方面，本专利技术实施例提供一种有机薄膜晶体管，包括基板、栅极层、栅极绝缘层、有机半导体层以及含有源极和漏极的源漏极层。基板的一表面为栅极层，栅极层背离基板的表面为栅极绝缘层，栅极绝缘层的背离栅极层的表面为有机半导体层，有机半导体层的背离栅极绝缘层的表面为源漏极层。其中，栅极层由导电墨水制成。由于在基板的一表面为导电墨水制成的栅极层，导电墨水具有很好的流动性，可以进行流平性和湿润性的调节，使栅极层具有平坦层和电极层的功能，将两个功能合二为一，得到的有机薄膜晶体管的电学性能更佳。结合第二方面，在另一实施例中，导电墨水为碳系导电墨水。使用碳系导电墨水形成栅极层，将碳系导电墨水设置在基板上的时候，由于碳系导电墨水中含有碳材料，能够导电，且碳系导电墨水中的碳系材料为片状结构，碳系导电墨水的流平性和湿润性更强，得到的有机薄膜晶体管的电学性能更佳。结合第二方面，在另一实施例中，栅极层的厚度为0.3－3000nm；可选地，栅极层的厚度为0.5－2000nm；可选地，栅极层的厚度为0.8－1000nm。第三方面，本专利技术实施例提供一种有机薄膜晶体管的制备方法，包括如下步骤：在基板的一表面涂布导电墨水，固化导电墨水形成电极层，对电极层进行曝光、显影和热处理得到源漏极层。在源漏极层的背离基板表面形成有机半导体层。在有机半导体层的背离源漏极层的表面形成栅极绝缘层。在栅极绝缘层背离有机半导体层的表面形成栅极层。在基板的一表面涂布导电墨水，由于导电墨水的流平性与润湿性，导电墨水在基板上流动，使固化后的电极层具有平坦层和电极层的功能，将两个功能合二为一，且在电极层图案化得到源漏极层的过程中，不需要使用光刻胶或刻蚀媒介，避免其对有机薄膜晶体管的性能产生影响，可以直接进行图案化，工艺简单，提高制造效率，降低生产成本。使得到的有机薄膜晶体管的载流子迁移率升高，阈值电压降低，电流开关比和良率增大，提高了有机薄膜晶体管的电学性能。结合第三方面，在另一实施例中，固化是在100－200℃的条件下保持5－60min。可选地，固化在120－180℃的条件下保持10－40min，形成电极层。曝光的条件为：真空度＞500mmHg；曝光时间为5s－10min；紫外灯辐照能量为20－2000mJ/cm2。进一步地，曝光时间为10s－8min，进一步地，曝光时间为20s－5min。可选地，真空度＞550mmHg，进一步地，真空度＞600mmHg。可选地，紫外灯辐照能量为50－1800mJ/cm2，可选地，紫外灯辐照能量为100－1500mJ/cm2。结合第三方面，在另一实施例中，显影的时间为5s－10min。可选地，显影的时间为10s－8min，可选地，显影的时间为30s－6min。显影使用的显影液包括四甲基氢氧化铵、四乙基氢氧化铵、四丙基氢氧化铵、四丁基氢氧化铵、碳酸乙烯酯和丙二醇甲醚醋酸酯的一种或多种。以便对第一电极层进行显影、图案化。结合第三方面，在另一实施例中，显影包括：先使用第一显影液进行第一次显影，再使用第二显影液进行第二次显影。经过两次显影，图案化的效果更好，得到的有机薄膜晶体管的电学性能更佳。结合第三方面，在另一实施例中，热处理在温度为80－180℃的条件下处理10s－60min。可选地，热处理在温度为90－160℃的条件下处理20s－45min，进一步地，热处理在温度为100－150℃的条件下处理30s－30min，形成图案化的第一电极层。第四方面，本专利技术实施例提供一种有机薄膜晶体管的制备方法，包括如下步骤：在基板的一表面涂布导电墨水，固化所述导电墨水形成电极层，对所述电极层进行曝光、显影和热处理得到栅极层。在所述栅极层的背离所述基板表面形成栅极绝缘层。在所述栅极绝缘层的背离所述栅极层的表面形成有机半导体层。在所述有机半导体层背离所述栅极绝缘层的表面形成源漏极层。在基板的一表面涂布导电墨水，由于导电墨水的流平性与润湿性，导电墨水在基板上流动，使固化后的电极层具有平坦层和电极层的功能，将两个功能合二为一，且在电极层图案化得到栅极层的过程中，不需要使用光刻胶或刻蚀媒介，避免其对有机薄膜晶体管的性能产生影响，可以直接进行图案化，工艺简单，提高制造效率，降低生产成本。使得到的有机薄膜晶体管的载流子迁移率升高，阈值电压降低，电流开关比和良率增大，提高了有机薄膜晶体管的电学性能。结合第四方面，在另一实施例中，固化是在100－200℃的条件下保持5－60min。可选地，固化在120－180℃的条件下保持10－40min，形成电极层。曝光的条件为：真空度＞500mmHg；曝光时间为5s－10min；紫外灯辐照能量为20－2000mJ/cm2。进一步地，曝光时间为10s－8min，进一步地，曝光时间为20s－5min。可选地，真空度＞550mmHg，进一步地，真空度＞600mmHg。可选地，紫外灯辐照能量为50－1800mJ/cm2，可选地，紫外灯辐本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种有机薄膜晶体管，其特征在于，包括基板、含有源极和漏极的源漏极层、有机半导体层、栅极绝缘层和栅极层；所述基板的一表面为所述源漏极层，所述源漏极层的背离所述基板的表面为有机半导体层，所述有机半导体层的背离所述源漏极层的表面为栅极绝缘层，所述栅极绝缘层的背离所述有机半导体层的表面为所述栅极层；其中，所述源漏极层由导电墨水制成。

【技术特征摘要】
1.一种有机薄膜晶体管，其特征在于，包括基板、含有源极和漏极的源漏极层、有机半导体层、栅极绝缘层和栅极层；所述基板的一表面为所述源漏极层，所述源漏极层的背离所述基板的表面为有机半导体层，所述有机半导体层的背离所述源漏极层的表面为栅极绝缘层，所述栅极绝缘层的背离所述有机半导体层的表面为所述栅极层；其中，所述源漏极层由导电墨水制成。2.根据权利要求1所述的有机薄膜晶体管，其特征在于，所述导电墨水为碳系导电墨水。3.根据权利要求1所述的有机薄膜晶体管，其特征在于，所述源漏极层的厚度为0.3－3000nm；可选地，所述源漏极层的厚度为0.5－2000nm；可选地，所述源漏极层的厚度为0.8－1000nm。4.一种有机薄膜晶体管，其特征在于，包括基板、栅极层、栅极绝缘层、有机半导体层以及含有源极和漏极的源漏极层；所述基板的一表面为所述栅极层，所述栅极层背离所述基板的表面为所述栅极绝缘层，所述栅极绝缘层的背离所述栅极层的表面为所述有机半导体层，所述有机半导体层的背离所述栅极绝缘层的表面为所述源漏极层；其中，所述栅极层由导电墨水制成。5.一种有机薄膜晶体管的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：在基板的一表面涂布导电墨水，固化所述导电墨水形成电极层，对所述电极层进行曝光、显影和热处理得到源漏极层；在所述源漏极层的背离所述基...

【专利技术属性】
技术研发人员：卢珂鑫，张燕红，李伟伟，谷文翠，刘兆平，
申请(专利权)人：宁波石墨烯创新中心有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江,33